(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機の飛行面における第１部材及び第２部材の間のギャップをシールするためのシール構造であって，第１部材に対する取付けのための取付け部と，該取付け部から互いに離間しつつ突出する第１脚部及び第２脚部とを有するシール本体を含み，第１脚部及び第２脚部の間に第２部材を受け入れるシール構造において，前記第１脚部及び前記第２脚部の相対運動を少なくとも部分的に制限する第１の補強部材を更に含み、
前記補強部材が，前記第１脚部内又はその近傍に配置された第１補強アームと，前記第２脚部内又はその近傍に配置された第２補強アームとを含む一体物であり，該補強部材により前記第１脚部及び第２脚部間の相対運動を少なくとも部分的に制限するシール構造。
【請求項２】
請求項１に記載のシール構造において，前記第１補強アーム及び第２補強アームが略平坦であり，第１湾曲部により互いに接続されているシール構造。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のシール構造において，前記取付け部に近接させて配置した第２補強部材を更に含み，前記第１補強部材及び前記第２補強部材が前記シール構造のせん断部により互いに隔てられているシール構造。
【請求項４】
請求項２に従属する場合の請求項３に記載のシール構造において，前記第２補強部材が，前記第１湾曲部から離間して略円弧状のせん断部をシール本体内で規定する第２湾曲部を有しているシール構造。
【請求項５】
請求項３又は４に記載のシール構造において，前記第２補強部材が，前記第１部材への取付けに供する取付け部を有していることを特徴とするシール構造。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載のシール構造において，前記第１脚部が前記第１部材に対して平行に突出するように配置され，前記第２脚部が前記第１脚部に対して所定の角度で突出するように配置され，該第２脚部が前記第２部材に接触するように配置された少なくとも1つの突部を限定するシール構造。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか一項に記載のシール構造において，前記第１補強部材及び／又は前記第２補強部材が炭素繊維強化ポリマで構成されているシール構造。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか一項に記載のシール構造において，前記第１補強部材及び／又は第２補強部材が，少なくとも部分的に前記シール本体に埋設されているシール構造。
【請求項９】
請求項８に記載のシール構造において，前記第１補強部材及び／又は前記第２補強部材が，シール本体に完全に埋設されているシール構造。
【請求項１０】
航空機の飛行面用シール構造の製造方法であって，
飛行機部材への取付けのための取付け部と、該取付け部から互いに離間しつつ突出する第１脚部及び第２脚部とを有し，第１脚部及び第２脚部の間に第２部材を受け入れるシール本体を定めるための金型を準備するステップと，
該金型内に前記第１脚部内又はその近傍に配置された第１補強アームと，前記第２脚部内又はその近傍に配置された第２補強アームとを含む少なくとも１個の一体物の補強部材を配置するステップと，
該補強部材が少なくとも部分的に埋設されるよう，前記金型内にシール材料を充填するステップと，
該シール材料を硬化させるステップと，
そのシール構造を前記金型から取り出すステップと，
を含む製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，飛行面用のシール構造に関する。より具体的には，本発明は，航空機における操縦面を形成する２個の構成部材間に配置されて，これら両者間の可変ギャップをシールするためのシール構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空宇宙設計においては，飛行面を形成する構成部材間のギャップをシールして，通過気流に対する表面平滑化を図ることが望ましい。シールすれば流体損失が低下し，境界層の剥離といった不所望の流体作用や，結果的に生じる揚力の低下を回避することができる。更に，翼型の上下両面間における差圧の漏れを防ぐことも可能となる。
【０００３】
航空機において飛行面を形成する構成部材，例えば主翼，水平尾翼，垂直尾翼，脚部格納ドアや，その他の操縦面部材(フラップ，スラット，方向舵，エルロン，スポイラ等)は，使用に際して意図的に動かす場合，例えば，操縦面にあっては制御入力に応答させて動かす場合と，使用時に生じる熱膨張，熱収縮又は各種応力等により意図せずに動く場合とがある。
【０００４】
そのため，シールすべき構成部材間のギャップ幅は，構成部材の相対的位置関係によって変動する。既知のシール技術では，弾性シール構造を第１部材に取り付けて隣接する第２部材との間のギャップをシールし，そのシール構造をギャップ幅の変動に応じて弾性変形させている。
【０００５】
このようなギャップ幅の変動は，航空機の主翼における可変キャンバーフラップで生じるものである。主翼及びフラップの間のギャップ幅は，制御入力によって変動するのみならず，動作温度の変動に起因して，又は各種の応力が作用する航行中に，主翼やフラップに熱膨張又は熱収縮が生じることによっても変動するものである。
【０００６】
従来技術では，λ字状又はＶ字状のシール構造が提案されてきた。その場合には，フラップがλ字状又はＶ字状の脚部内に収められる。このようなシール構造の問題点は，各脚部が個別的に屈曲することにより，本来的な構造的剛性を発現させることなく拡張や変形を生じかねない点にある。これにより，シール構造にフラッタ等が生じることが報告されており，これは一方の脚部がフラップ下面から離間（すなわち剥離又は分離）することに起因している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は，改良された飛行面用のシール構造を提案することにある。
【課題を可決するための手段】
【０００８】
第１の観点によれば，本発明は，航空機の飛行面における第１部材及び第２部材の間のギャップをシールするためのシール構造を提案するものである。本発明に係るシール構造は，第１部材に対する取付けるための取付け部と，該取付け部から互いに離間しつつ突出する第１脚部及び第２脚部とを有するシール本体を含み，第１脚部及び第２脚部の間に第２部材を受け入れる配置とされている。シール構造は，第１脚部及び前記第２脚部の相対運動を少なくとも部分的に制限する第１の補強部材を更に含んでいる。
【０００９】
第２の観点によれば，本発明は，航空機の飛行面用シール構造の製造方法を提案するものである。本発明に係る製造方法は，金型を準備するステップと，該金型内に少なくとも１個の補強部材を配置するステップと，該補強部材が少なくとも部分的に埋設されるよう，前記金型内にシール材料を充填するステップと，該シール材料を硬化させるステップと，かくして得られたシール構造を前記金型から取り出すステップとを含んでいる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】航空機の平面図である。
【図２】図１のII−II 線に沿ってフラップの可動範囲を示す断面図である。
【図３】従来例に係るフラップシール構造の断面図である。
【図４ａ】他の従来例に係るフラップシール構造の断面図である。
【図４ｂ】図4aのフラップシール構造を，変形状態及び非変形状態で示す断面図である。
【図４ｃ】図4aのフラップシール構造の断面図である。
【図５ａ】本発明に係るフラップシール構造の断面図である。
【図５ｂ】図5aのフラップシール構造の部分断面図である。
【図５ｃ】図5aのフラップシール構造を非変形状態で示す断面図である。
【図５ｄ】図5aのフラップシール構造を変形状態で示す断面図である。
【図５ｅ】図5aのフラップシール構造の斜視図である。
【図５ｆ】図5aのフラップシール構造を図5eのＦ−Ｆ線に沿って示す断面図である。
【図５ｇ】図5aのフラップシール構造を図5fの領域Ｇにおいて示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下，添付図面に基づいて本発明に係るシール装置の好適例を説明する。
【００１２】
図１に示すように，航空機100は機体102と，主翼104, 106とを含んでいる。主翼104は，後縁部110の下側パネルに配置されたフラップ108を有している。フラップ108は，主翼104の空力特性を変化させるために可動とされている。
【００１３】
図２に示すように，フラップ108の前縁部112は主翼後縁部110に対して様々な操作位置を占める。フラップ108は，操作に際して円弧状に動き，フラップ108の前縁部112と主翼の後縁部110との間隔（L1, L2, L3）が大きく変化する。更に，フラップ108の垂直方向の位置も主翼の後縁部110に対して変化するが，その変化はL1, L2, L3によって表わした水平方向への動きと比較すれば小さい。すなわち，フラップ108の前縁部112と主翼104の後縁部110との間には可変ギャップ114が生じる。
【００１４】
空力的観点から，ギャップ114をシールすることが望ましい。図３に示すように，既知の略平坦なシール構造200は，ファスナ202により主翼104の後縁部110に取付けられている。平坦なシール構造200は弾性シール材料で構成され，フラップ108の下面109と接触する。シール構造200は，フラップ108と接触することで僅かに変形し，これにより下面部109に対して弾性的に押圧される。
【００１５】
この接触は，静止状態ではギャップ114をシールするが，気流10がフラップに及ぼす外力によりシール構造200がフラップ下面から剥離し，いわゆる「フラッタ」を生じさせる。これは望ましくない。気流がギャップ114を通過することとなるからである。更に，フラップ108が主翼の後縁部110から離れるに従い，シール構造200のシール効果が低下する。これは，フラップ下面109に対する押圧力が低下し，本来的な構造的剛性は低いためである。
【００１６】
図4aは他の既知のシール構造300を示している。このシール構造300は，取付け手段302と，主翼の後縁部110に対して平行に延在する第１脚部304と，第１脚部304に対して同じ方向ではあるが約45°の角度Ａで突出する第２脚部306とを含んでいる。第１脚部304はフラップ108の下面109に接触し，第２脚部306はフラップ108の前縁部112に接触している。
【００１７】
図4bはフラップ位置x, y, zを示す。同図から明らかなとおり，フラップ位置x, yにおいては第２脚部306がフラップ108の前縁部112に接触し，気流10の進入に対して補助的なシール機能を発揮する。他方，フラップ位置zにおいては，補助的なシール機能が発揮されない。
【００１８】
図4cに示すように，脚部304, 306は完全に個別的に機能し，第２脚部306がフラップ108の前縁部112に接触している場合でも，第１脚部304において剥離やフラッタが認められる。第２脚部306による補助的なシール機能は気流の侵入を低減し得るものであるが，フラッタや気流10の剥離は抗力や，他の空力的に不所望の作用を惹起する。
【００１９】
図5aは，本発明に係るシール構造500を示している。シール構造500は，ポリウレタン又はシリコーン等の弾性材料で構成された弾性シール本体502を含んでいる。シール本体502は，シール構造300と形状が類似しており，取付け部504と，第１脚部506と，第２脚部508と，これら両脚部間に位置する中央部510とを含んでいる。取付け部504及び第１脚部506は，平坦かつ平行であり，中央部510に接続している。第２脚部508は，中央部510から第１脚部506と略同方向に角度Ａで突出している。すなわち，シール構造500はλ字状の断面を有している。
【００２０】
中央部510から最も離れた第２脚部508の端部には，第１脚部506側に向けられた３個の固着防止リブ512が設けられている。これらのリブ512は，フラップの前縁部に対する接触面積が小さいため，第２脚部508が静止摩擦（固着）によりフラップに係止される事態を防止する。
【００２１】
シール構造500は更に，第１インサート514及び第２インサート516を含んでいる。インサート514, 516は，主翼の後縁部に沿ってテーパ形状とされている。これはシール構造500自体が，主翼の形状や動力学的特性に適合するようにテーパ形状とされているためである。インサート514, 516は炭素繊維強化ポリマ（ＣＦＲＰ）等の弾性材料で構成されている。
【００２２】
第１インサート514は，取付け部518と，湾曲部520と，第１せん断部522とを有している。図5bに示すように，湾曲部502は波形状に形成され，曲率半径Ｒ１の第１曲率部分と，曲率半径Ｒ２の第２曲率部分とを有し，第２曲率部分には曲率半径Ｒ３の第１せん断部522が接続している。
【００２３】
第２インサート516は第１平坦部524及び第１平坦部526を備え，これらの平坦部はそれぞれ第１及び第２脚部506, 508内に配置されている。第１及び第２平坦部524, 526は円弧状の，すなわち曲率半径Ｒ４の第２せん断部528に接続している。曲率半径Ｒ３及びＲ４は，曲率中心Ｏを共有している。すなわち，せん断部522, 528間の最短距離は不変であり，シール構造において略円弧状のせん断部529を規定するものである。
【００２４】
図5cに示すように，シール構造500は，取付け手段530により主翼の後縁部110に取付けられている。これについては，後述するとおりである。図5cに示したシール構造500の動作位置では，第１脚部506がフラップ108の下面109に接触し，第２脚部はフラップ108の前縁部112に接触している。
【００２５】
第２インサート516は第１及び第２脚部506, 508を，それぞれの動きを相対的に制限するように接続する。このため，フラップ108によって第２脚部508が押圧されると，両脚部506, 508が図5cにおいて反時計方向に押され，第１脚部は下面109と緊密に接触する。この状態は，図5dに示したとおりである。フラップ108が破線位置まで動くと，第１脚部506はＲ方向に動かされる。
【００２６】
シール構造500の剛性は，せん断部522, 528の間隔を変えることによって変化させることが可能である。間隔を減少させ，及び／又は剛性がより高い材料を使用すれば，フラップ108がシール構造500に接触するに際して，脚部506, 508と主翼の後縁部110との間でより高剛性のヒンジ運動が達成される。
【００２７】
図5eは，シール構造500を取付け手段530と共に示している。図5f及び図5gは，その固定手段530の詳細を示すものである。取付け手段530は，ワッシャ532及びフェルール534を含み，これらはシール構造の取付け領域504に埋設されている。フェルール534は，第１インサート514における取付け部518を貫通している。
【００２８】
フェルール534及びワッシャ532は貫通孔536を有し，この貫通孔536にはシール構造500を主翼104の後縁部110に取付けるためにボルトを挿入することができる。フェルール534及びワッシャ532の厚さは，全体として取付け領域504の厚さの約87％である。すなわち，フェルール534及びワッシャ532をボルトにより後縁部110に取付ける場合，フェルール及び座金は互いに押し込まれ，シール構造の取付け領域504を所定位置まで圧縮させてクランプすることとなる。
【００２９】
上述したシール構造500の製造工程は以下の通りである。先ず，シール構造の外形に対応する金型を準備し，金型内に第１インサート514及び第２インサート516を位置決めし，インサートが埋設されるように液状のシール材料を充填し，シール材料を硬化させる。シール材料が硬化した後，シール構造500を金型から取出する。
【００３０】
上述した実施形態についての以下の変形例は，本発明の技術的範囲を逸脱するものではない。
【００３１】
シール構造は，適当な弾性を有する限り，任意のシール材料で構成することができる。インサートも，シール材料よりも高い剛性を有する限り，任意の補強材料で構成することができる。
【００３２】
インサートは，シール構造の製造段階でのシール材料への結合を助長するための孔を備えることができる。
【００３３】
インサートの代わりに，例えば接着等により外的に取付けた補強部材を使用することもできる。
【００３４】
せん断部522, 528の最短間隔は，所望のシール挙動を達成するために可変とすることができる。
【符号の説明】
【００３５】
500  シール構造
502  シール本体
504  取付け部
506  第１脚部
508  第２脚部
514  第１補強部材
516  第２補強部材
529  せん断シール部
【図１】
0005400157.tif 000002
【図２】
0005400157.tif 000003
【図３】
0005400157.tif 000004
【図４ａ】
0005400157.tif 000005
【図４ｂ】
0005400157.tif 000006
【図４ｃ】
0005400157.tif 000007
【図５ａ】
0005400157.tif 000008
【図５ｂ】
0005400157.tif 000009
【図５ｃ】
0005400157.tif 000010
【図５ｄ】
0005400157.tif 000011
【図５ｅ】
0005400157.tif 000012
【図５ｆ】
0005400157.tif 000013
【図５ｇ】
0005400157.tif 000014